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生物芯片的相關(guān)介紹

閱讀：2494 發(fā)布時(shí)間：2022-1-18

什么是生物芯片呢？

簡單說，生物芯片就是在一塊玻璃片、硅片、尼龍膜等材料上放上生物樣品，然后由一種儀器收集信號(hào)，用計(jì)算機(jī)分析數(shù)據(jù)結(jié)果。人們可能很容易把生物芯片與電子芯片聯(lián)系起來，雖然，生物芯片和電子芯片確實(shí)有著聯(lián)系，但它們是不同的兩種東西。生物芯片并不等同于電子芯片，只是借用概念，它的原名叫“核酸微陣列”，因?yàn)樗厦娴姆磻?yīng)是在交叉的縱列中所發(fā)生。

生物芯片（biochip）是指采用光導(dǎo)原位合成或微量點(diǎn)樣等方法，將大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至組織切片、細(xì)胞等等生物樣品有序地固化于支持物（如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等載體）的表面，組成密集二維分子排列，然后與已標(biāo)記的待測(cè)生物樣品中靶分子雜交，通過特定的儀器比如激光共聚焦掃描或電荷偶聯(lián)攝影像機(jī)（CCD）對(duì)雜交信號(hào)的強(qiáng)度進(jìn)行快速、并行、高效地檢測(cè)分析，從而判斷樣品中靶分子的數(shù)量

生物芯片技術(shù)源于核酸分子雜交。所謂生物芯片一般指高密度固定在互相支持介質(zhì)上的生物信息分子（如基因片段、CDN*片段或多肽、蛋白質(zhì)）的微陣列雜交型芯片（micro-arrays），陣列中每個(gè)分子的序列及位置都是已知的，并且是預(yù)先設(shè)定好的序列點(diǎn)陣，微流控芯片（microfluidic chips）和液態(tài)生物芯片是比微陣列芯片后發(fā)展的生物芯片新技術(shù)。生物芯片技術(shù)是系統(tǒng)生物技術(shù)的基本內(nèi)容。

生物芯片主要特點(diǎn)是高通量、微型化和自動(dòng)化。生物芯片上高度集成的成千上萬密集排列的分子微陣列，能夠在很短時(shí)間內(nèi)分析大量的生物分子，使人們能夠快速準(zhǔn)確地獲取樣品中的生物信息，檢測(cè)效率是傳統(tǒng)檢測(cè)手段的很多倍。基因芯片是生物芯片技術(shù)中發(fā)展成熟和先實(shí)現(xiàn)商品化的產(chǎn)品。基因芯片是基于核酸探針互補(bǔ)雜交技術(shù)原理而研制的。所謂核酸探針只是一段人工合成的堿基序列，在探針上連接上一些可檢測(cè)的物質(zhì)，根據(jù)堿基互補(bǔ)的原理，利用基因探針到基因混合物中識(shí)別特定基因?；蛐酒?，又稱DNA芯片，DNA微陣列（DNAmicroar ray），和我們?nèi)粘Ｋf的計(jì)算機(jī)芯片非常相似，只不過高度集成的不是半導(dǎo)體管，而是成千上萬的網(wǎng)格狀密集排列的基因探針，通過已知堿基順序的DN*片段，來結(jié)合堿基互補(bǔ)序列的單鏈DNA，從而確定相應(yīng)的序列，通過這種方式來識(shí)別異?；蚧蚱洚a(chǎn)物等。目前，比較成熟的產(chǎn)品有檢測(cè)基因突變的基因芯片和檢測(cè)細(xì)胞基因表達(dá)水平的基因表達(dá)譜芯片?；蛐酒夹g(shù)主要包括四個(gè)基本技術(shù)環(huán)節(jié)：芯片微陣列制備、樣品制備、生物分子反應(yīng)和信號(hào)的檢測(cè)及分析。

目前制備芯片主要采用表面化學(xué)的方法或組合化學(xué)的方法來處理固相基質(zhì)如玻璃片或硅片，然后使DN*片段或蛋白質(zhì)分子按特定順序排列在片基上。目前已有將近40萬種不同的DNA分子放在1平方厘米的高密度基因芯片，并且正在制備包含上百萬個(gè)DNA探針的人類基因芯片。生物樣品的制備和處理是基因芯片技術(shù)的第二個(gè)重要環(huán)節(jié)。生物樣品往往是非常復(fù)雜的生物分子混合體，除少數(shù)特殊樣品外，一般不能直接與芯片進(jìn)行反應(yīng)。要將樣品進(jìn)行特定的生物處理，獲取其中的蛋白質(zhì)或DNA、RNA等信息分子并加以標(biāo)記，以提高檢測(cè)的靈敏度。第三步是生物分子與芯片進(jìn)行反應(yīng)。芯片上的生物分子之間的反應(yīng)是芯片檢測(cè)的關(guān)鍵一步。通過選擇合適的反應(yīng)條件使生物分子間反應(yīng)處于*佳狀況中，減少生物分子之間的錯(cuò)配比率，從而獲取能反映生物本質(zhì)的信號(hào)?；蛐酒夹g(shù)的后一步就是芯片信號(hào)檢測(cè)和分析。目前常用的芯片信號(hào)檢測(cè)方法是將芯片置入芯片掃描儀中，通過采集各反應(yīng)點(diǎn)的熒光強(qiáng)弱和熒光位置，經(jīng)相關(guān)軟件分析圖像，即可以獲得有關(guān)生物信息。

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